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Soluzioni innovative per il tunnel di Stans

Trevi ha messo a punto una tecnica innovativa, e brevettata, per gli interventi che richiedono la costruzione di gallerie posizionate al di sotto della falda dei corsi d'acqua

Soluzioni innovative per il tunnel di Stans

Tunnel di Stans – Per gestire tutte le attività inerenti alla pianificazione e progettazione delle opere necessarie al passaggio della nuova linea ad alta velocità Verona-Monaco che interessano il proprio territorio, il governo austriaco ha formato la BEG (Brenner Eisenbahn Gesellschaft). BEG ha quindi messo a punto una serie di progetti mirati a minimizzare l’impatto sull’area interessata dal tracciato durante la costruzione delle opere e una volta che queste saranno entrate in esercizio.

Immagini

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    Gli scavi
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    Lo schema dello Stans
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    Fasi di lavoro del Jet Grouting Bifluido Uncased
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Dopo aver superato Innsbruck, la nuova linea corre parallela al fiume Inn, come in parte fanno già l’autostrada A12 e la ferrovia attualmente in esercizio diretta a Monaco. Il continuo intersecarsi del tracciato con l’autostrada e la ferrovia, ma soprattutto la volontà di non “segnare” ulteriormente un territorio già attraversato da due importanti infrastrutture, ha portato i progettisti a prevedere una serie di gallerie che, anche se a distanze diverse dall’alveo del fiume, si trovano frequentemente al di sotto della sua falda. In fase progettuale sono state quindi definite delle metodologie per affrontare le diverse situazioni, secondo uno schema che ha previsto lo scavo di trincee poi ricoperte, o l’impiego di frese scudate di grande diametro.

Presso Stans, dove la distanza del tracciato dall’alveo del fiume Inn era particolarmente ridotta, è stato invece necessario trovare una soluzione alternativa. In quel punto bisognava infatti oltrepassare un viadotto autostradale e la linea ferroviaria esistente (a loro volta situati a poca distanza dal corso d’acqua), con un tunnel a sezione policentrica di 750 metri lunghezza, 11,80 di altezza e 13 di larghezza. L’opera in sotterraneo, che avrebbe avuto un andamento a scendere e risalire, nel punto di massima profondità, avrebbe toccato i 30 metri al di sotto dell’alveo. Per superare le difficoltà poste da queste particolari condizioni è stata dunque adottata una metodologia di consolidamento completamente innovativa.

BEG GmbH (che si è avvalsa dell’Associazione ILF-Geoconsult ZT- iC per la progettazione delle opere geotecniche, e dello Studio HBPM con la consulenza dell’ingegner Reinhold Palla per il jet grouting) ha assegnato il lavoro al Consorzio Alpine/GPS, che, a sua volta, ha affidato a Trevi il subappalto per le opere di natura geotecnica e per i consolidamenti.

L’impresa, che aveva già studiato e brevettato la metodologia poi applicata, è infatti risultata l’unica in grado di dare una risposta di carattere tecnologico e organizzativo alle problematiche poste dal progetto. La composizione geologica del terreno, caratterizzata dalla presenza di sabbie, ghiaie e ciottoli sotto falda, rendeva estremamente problematico lo scavo di una galleria posta a 30 metri al di sotto dell’alveo. BEG ha previsto la realizzazione del tunnel sotto la protezione di un anello di terreno consolidato ed impermeabilizzato mediante jet grouting dello spessore di 2 metri tutt’intorno allo scavo, prevedendo anche l’ impiego di aria compressa per neutralizzare la permeabilità residua.

Trevi ha dunque adottato un sistema di consolidamento in grado di creare un anello di rivestimento esterno, mediante colonne realizzate con jet grouting mono e bifluido. La soluzione è risultata ideale perché in grado di assolvere una funzione di carattere idraulico e una di carattere statico, considerate imprescindibili, sia per la costruzione dell’opera, sia per garantire adeguate condizioni di sicurezza. La maglia di jet grouting ha infatti evitato il manifestarsi di venute d’acqua e ha quindi permesso agli addetti di operare in un ambiente sostanzialmente asciutto. L’anello a sezione minima di almeno due metri ha invece permesso di contenere i carichi indotti dall’autostrada, dalla ferrovia e dalla pressione dell’acqua del fiume Inn.

Il capitolato prevedeva che fossero raggiunte le condizioni di impermeabilità (5 lt/sec da verificare con prove di emungimento) e quelle di resistenza strutturale (con valori minimi di almeno 5N/mm2) considerate indispensabili ai fini della sicurezza. Il metodo proposto da Trevi, ideato e gestito dall’ingegner Marco Ziller con la direzione dei lavori dell’ingegner Albert Hartmann, ha garantito queste condizioni, perché ha creato una maglia composta da tre diversi ordini di colonne verticali e/o inclinate, legate tra loro con sovrapposizione non inferiore a 10 centimetri nel punto minimo di intersezione.

Il tratto di 750 metri interessato al consolidamento è stato diviso in 38 compartimenti della lunghezza di 20 metri. Per neutralizzare l’effetto dilavante della falda d’acqua sotterranea in movimento; prima dell’inizio del jet grouting gli strati di terreno a più alta permeabilità sono stati inoltre saturati con miscele cementizie. Per ogni sottoarea è stato quindi eseguito un primo ordine di colonne in jet grouting di 1,90 metri di diametro (appunto definite primarie).

Giunte a maturazione le colonne primarie, sono state eseguite le colonne secondarie intermedie, che quindi guidate dalle primarie ormai indurite, sono state contenute nelle deviazioni passibili alle perforazioni in un terreno estremamente eterogeneo. Eseguito il secondo ordine di colonne (anch’esse di 1,90 metri con una sovrapposizione massima di 34 centimetri con le prime), si è ottenuta così una cella esagonale. Una volta indurite le colonne secondarie sono state eseguite le colonne terziarie nel centro della cella, con la funzione di connettere colonne primarie a secondarie. I parametri di jetting di queste colonne terziarie sono stati potenziati, e la lunghezza del jetting aumentata verso l’esterno dell’anello, così da creare delle vere e proprie cappe che hanno chiuso eventuali imperfezioni residue fra primarie e secondarie. Ogni compartimento è stato separato da quello successivo da colonne tampone.